CN104747301B - 可变压缩比发动机 - Google Patents

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郭永弘
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D15/00Varying compression ratio
    • F02D15/04Varying compression ratio by alteration of volume of compression space without changing piston stroke

Abstract

本发明公开了一种可变压缩比发动机,可以包括可变腔室壳体,所述可变腔室壳体与发动机的燃烧腔室相通;可变腔室活塞,所述可变腔室活塞能够滑动地设置于所述可变腔室壳体内,在所述可变腔室壳体内形成与所述燃烧腔室相通的可变腔室,在所述可变腔室活塞和所述可变腔室壳体之间形成液压腔室,并且具有用于使从所述液压腔室泄漏的油流出的泄漏管道;连接轴,所述连接轴连接至所述可变腔室活塞,并且具有用于排出所述泄漏管道中的油的排油管道;供油器,所述供油器为所述液压腔室供油;以及压缩比控制器,所述压缩比控制器连接至所述连接轴并且控制所述可变腔室活塞的相对位置。

Description

可变压缩比发动机
与相关申请的交叉引用
本申请要求2013年12月30日提交的韩国专利申请第10-2013-0167811号的优先权,该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。
技术领域
本发明涉及一种可变压缩比发动机。更特别地,本发明涉及一种可以吸收燃烧冲击并且可以提高耐久性的可变压缩比发动机。
背景技术
通常地,内燃机的压缩比通过在内燃机的压缩冲程中燃烧腔室在压缩之前的最大体积和燃烧腔室在压缩之后的最小体积而表示。
内燃机的输出功率随着内燃机的压缩比的增加而增加。然而,如果内燃机的压缩比过高,发生所谓的爆震,该情况甚至减少内燃机的输出功率并且还造成内燃机过热、内燃机的阀或活塞失效等。
因此,内燃机的压缩比被设定为在发生爆震之前的合适范围内的特定值。这样,因为可以通过根据内燃机的负荷适当地改变压缩比从而改进内燃机的空气-燃料比和输出功率,所以提出了各种途径以便改变内燃机的压缩比。
这些用于改变内燃机压缩比的途径大多数采用在压缩冲程的过程中改变压缩腔室的体积的方法。
例如,已经提出了在压缩冲程的过程中改变活塞的上止点的高度的方法,或者增加或减少设置在气缸盖中的副压缩腔室的体积的方法。
改变活塞的上止点的高度易使得内燃机的结构复杂。因此,需要通过在气缸盖中提供副压缩腔室以改变压缩比,从而使得结构简单并且实现空气-燃料比的显著改进。
然而,由于燃烧冲程中的燃烧冲击直接地被传递至可变压缩比装置的元件中,从而可以使得元件的耐久性退化。
公开于本发明部分的背景的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解,而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面致力于提供一种可变压缩比发动机,通过提供用于吸收燃烧冲击的液压腔室,该可变压缩比发动机具有提高耐久性的优势,减少操作装置的功率,并且提高响应度。
在本发明的一方面,一种可变压缩比发动机可以包括可变腔室壳体,所述可变腔室壳体与发动机的燃烧腔室相通;可变腔室活塞,所述可变腔室活塞能够滑动地设置于所述可变腔室壳体内,在所述可变腔室壳体内形成与所述燃烧腔室相通的可变腔室,在所述可变腔室活塞和所述可变腔室壳体之间形成液压腔室,并且具有用于使从所述液压腔室泄漏的油流出的泄漏管道;连接轴,所述连接轴连接至所述可变腔室活塞,并且具有用于排出所述泄漏管道中的油的排油管道;供油器,所述供油器为所述液压腔室供油;以及压缩比控制器,所述压缩比控制器连接至所述连接轴并且控制所述可变腔室活塞的相对位置。
活塞环可以位于所述可变腔室活塞和所述可变腔室壳体之间。
泄漏槽可以形成于所述可变腔室活塞上,用于将从所述液压腔室泄漏的油临时地储存。
油孔可以形成于可变腔室壳体上,并且所述供油器可以包括液压泵以及油控制阀,所述油控制阀通过所述油孔选择性地将从所述液压泵接收的油提供至所述液压腔室。
所述供油器可以进一步地包括收集器,所述收集器与所述油控制阀相通。
所述供油器可以进一步地包括止回阀,所述止回阀设置于所述液压泵和所述油控制阀之间。
所述压缩比控制器可以包括控制轴;偏心凸轮,所述偏心凸轮连接至所述控制轴;连接杆,所述连接杆将所述偏心凸轮连接至所述连接轴;以及驱动单元,所述驱动单元选择性地旋转所述控制轴。
所述驱动单元可以包括蜗轮,所述蜗轮连接至所述控制轴;以及驱动电机,所述驱动电机驱动与所述蜗轮啮合的蜗杆。
所述压缩比控制器可以包括曲柄控制轴,所述曲柄控制轴连接至所述连接轴;以及驱动单元,所述驱动单元选择性地旋转曲柄控制轴。
所述驱动单元可以包括蜗轮,所述蜗轮连接至所述控制轴;以及驱动电机,所述驱动电机驱动与所述蜗轮啮合的蜗杆。
根据本发明的示例性可变压缩比发动机通过提供用于吸收燃烧冲击的液压腔室,可以提高耐久性,减少操作装置的功率,并且提高响应度。
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体描述,本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。
附图说明
图1为根据本发明的示例性可变压缩比发动机的截面图。
图2为根据本发明的示例性可变压缩比发动机的部分立体图。
图3为根据本发明的示例性可变压缩比发动机的部分立体图。
应当了解,所附附图并非按比例地绘制,显示了说明本发明的基本原理的各种特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方向、位置和形状)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
在这些图中,贯穿附图的多幅图,附图标记涉及本发明的相同或等同的部分。
具体实施方式
下面将详细参考本发明的各个实施方案,这些实施方案的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述,应当理解本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反,本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案,而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。
将省略与说明无关的部件从而清楚描述本发明,在整个说明书中,相同或相似的元件将用相同的附图标记表示。
在附图中,层、膜、板、区域等的厚度夸大以便清楚。
将理解当例如层、膜、区域或基材的元件被称为“在”另一个元件上时,其可以直接在另一个元件上或者也可以介入元件之中。
相反,当元件被称为“直接在”另一个元件上时,不介入元件之中。
在整个说明书和权利要求书中,除非明确地相反描述,术语“包括(comprise)”和变化形式例如“包括(comprises)”或“包括(comprising)”应被理解为暗示包含所述元件但是不排除任何其它元件。
图1为根据本发明示例性的可变压缩比发动机的截面图,图2为根据本发明的示例性的可变压缩比发动机的部分立体图。
参考图1和图2,可变压缩比发动机10包括可变腔室壳体40、可变腔室活塞50、连接轴60、供油器150以及压缩比控制器110;该可变腔室壳体40与燃烧腔室30相通;该可变腔室活塞50可滑动地设置在可变腔室壳体40之内,并且形成与燃烧腔室30相通的可变腔室80;该连接轴60连接可变腔室活塞50。
可变腔室活塞50与可变腔室壳体40一起形成液压腔室100,在可变腔室活塞50上形成泄漏管道52,该泄漏管道52用于流出从液压腔室100泄漏的油。
排油管道62在连接轴60处形成,用于排出泄漏管道52中的油,并且供油器150为液压腔室100供油。
活塞环57介于可变腔室活塞50和可变腔室壳体40之间,用于抑制液压腔室100中的油泄漏。
泄漏槽55形成于可变腔室活塞50处,用于临时地储存从液压腔室100中泄漏的油。因此,当油从活塞环57和可变腔室壳体40之间泄漏时,泄漏槽55可以临时地保留油。
可变压缩比发动机10可以为配置有火花塞20和可变腔室壳体40的气缸盖的发动机,因此用简单的设计改变可以实现可变压缩比发动机10。
油孔42形成于可变腔室壳体40上,供油器150包括液压泵154和油控制阀152,通过油孔42选择性地从液压泵154为液压腔室100供油。
供油器150可以进一步地包括收集器156和止回阀158;该收集器156与油控制阀152相通;该止回阀158设置于液压泵154和油控制阀152之间。止回阀158可以防止油从液压泵154反向流出。
压缩比控制器110包括控制轴112、偏心凸轮114、连接杆116以及驱动单元120;该偏心凸轮114连接控制轴112;连接杆116连接偏心凸轮114和连接轴60;该驱动单元120选择性地旋转控制轴112。连接轴60和连接杆116通过连接销118连接。
驱动单元120包括蜗轮122和驱动电机126;该蜗轮122连接控制轴112;该驱动电机126驱动蜗杆124与蜗轮122啮合。
参考图1和图2,根据本发明的示例性可变压缩比发动机10的工作将会被探讨。
根据发动机的工作条件,发动机控制部(ECU)确定压缩比。
例如,在部分荷载区域,为改善耗油量,可变压缩比发动机10在高压缩比下运行,在满载区域,为提高扭矩,可变压缩比发动机10在低压缩比下运行。
即,在部分载荷区域,发动机控制部控制驱动电机126的操作用于使控制轴112旋转,从而使可变腔室活塞50朝着燃烧腔室30移动。
然后,可变腔室80的体积减小,从而增大发动机10的压缩比,因此耗油量的改善可以被实现。
在满载区域,发动机控制部控制驱动电机126的操作用于使控制轴112旋转,从而使可变腔室活塞50向远离燃烧腔室30移动。
然后,可变腔室80的体积增大,从而减小发动机10的压缩比,发动机的扭矩可以被增大。
在这种情况下,燃烧腔室30的燃烧压力被传递至可变腔室活塞50,然后被传递至液压腔室100内的油。传递至油的燃烧压力被分散到可变腔室壳体40和连接至可变腔室壳体40的气缸盖。
因此,由于燃料的燃烧产生的爆炸冲击未传递至特定元件,而是传递至发动机的全部单元并且整体耐久性可以被提高。
在这个过程中,由于冲击传递至液压腔室100,部分油会泄漏出。
位于可变腔室活塞50和可变腔室壳体40之间的活塞环57,可以抑制液压腔室100中的油的泄漏。即使有油从活塞环57和可变腔室壳体40之间泄漏,泄漏槽55可以临时地保留泄漏的油。
泄漏的油可以通过泄漏管道52和排油管道62被排出。由于燃烧期间的爆炸压力,液压腔室100内的压力增大,并且压力可以排出油。
当发动机控制部控制压缩比控制器110的运行用于使可变腔室活塞50移动,发动机控制部还控制油控制阀152的运行。
即,当发动机10的压缩比减小时,油控制阀152通过控制部的控制释放液压腔室100内的油。与此相反,当发动机10的压缩比增大时,通过控制部的控制,油控制阀152为液压腔室100供油。
当油控制阀152从液压腔室100中释放油时,油可以在收集器156中被储存,并且当油控制阀152为液压腔室100供油时,储存在收集器156中的油可以向那里提供。用这种方法,油的供给和释放可以被流畅地完成。
图3为根据本发明的示例性可变压缩比发动机的部分立体图。
根据本发明的示例性可变压缩比发动机的压缩比控制器130可以包括曲柄控制轴132和驱动单元140;该曲柄控制轴132连接连接轴60;该驱动单元140选择性地旋转曲柄控制轴132。
驱动单元140包括蜗轮142和驱动电机146;该蜗轮142连接曲柄控制轴132;该驱动电机146驱动蜗杆144与蜗轮142啮合。
当驱动单元140运行以旋转曲柄控制轴132时,可变腔室活塞50的相对位置变化从而改变发动机的压缩比。
如图3所示本发明的示例性的实施方案,与如图1和图2所示的本发明的示例性实施方案相似,所以除了压缩比控制器,重复描述被省略。
前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不旨在成为穷举的,也并不旨在把本发明限制为所公开的精确形式,显然,根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用,从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (7)

1.一种可变压缩比发动机,包括:
可变腔室壳体,所述可变腔室壳体与发动机的燃烧腔室相通;
可变腔室活塞,所述可变腔室活塞能够滑动地设置于所述可变腔室壳体内,在所述可变腔室壳体内形成与所述燃烧腔室相通的可变腔室,在所述可变腔室活塞和所述可变腔室壳体之间形成液压腔室,并且具有用于使从所述液压腔室泄漏的油流出的泄漏管道;
连接轴,所述连接轴连接至所述可变腔室活塞,并且具有用于排出所述泄漏管道中的油的排油管道;
供油器,所述供油器为所述液压腔室供油;以及
压缩比控制器,所述压缩比控制器连接至所述连接轴并且控制所述可变腔室活塞的相对位置,
其中压缩比控制器包括:
控制轴;
偏心凸轮,所述偏心凸轮连接至所述控制轴;
连接杆,所述连接杆将所述偏心凸轮连接至所述连接轴;以及
驱动单元,所述驱动单元选择性地旋转所述控制轴,
所述驱动单元包括:
蜗轮,所述蜗轮连接至所述控制轴;以及
驱动电机,所述驱动电机驱动与所述蜗轮啮合的蜗杆。
2.根据权利要求1所述的可变压缩比发动机,其中活塞环位于所述可变腔室活塞和所述可变腔室壳体之间。
3.根据权利要求1所述的可变压缩比发动机,其中泄漏槽形成于所述可变腔室活塞上,用于将从所述液压腔室泄漏的油临时地储存。
4.根据权利要求1所述的可变压缩比发动机,其中油孔形成于可变腔室壳体上,并且所述供油器包括:
液压泵;以及
油控制阀,所述油控制阀通过所述油孔选择性地将从所述液压泵接收的油提供至所述液压腔室。
5.根据权利要求4所述的可变压缩比发动机,其中供油器进一步地包括收集器,所述收集器与所述油控制阀相通。
6.根据权利要求5所述的可变压缩比发动机,其中供油器进一步地包括止回阀,所述止回阀设置于所述液压泵和所述油控制阀之间。
7.一种可变压缩比发动机,包括:
可变腔室壳体,所述可变腔室壳体与发动机的燃烧腔室相通;
可变腔室活塞,所述可变腔室活塞能够滑动地设置于所述可变腔室壳体内,在所述可变腔室壳体内形成与所述燃烧腔室相通的可变腔室,在所述可变腔室活塞和所述可变腔室壳体之间形成液压腔室,并且具有用于使从所述液压腔室泄漏的油流出的泄漏管道;
连接轴,所述连接轴连接至所述可变腔室活塞,并且具有用于排出所述泄漏管道中的油的排油管道;
供油器,所述供油器为所述液压腔室供油;以及
压缩比控制器,所述压缩比控制器连接至所述连接轴并且控制所述可变腔室活塞的相对位置,
其中所述压缩比控制器包括:
曲柄控制轴,所述曲柄控制轴连接至所述连接轴;以及
驱动单元,所述驱动单元选择性地旋转曲柄控制轴,
其中所述驱动单元包括:
蜗轮,所述蜗轮连接至所述曲柄控制轴;以及
驱动电机,所述驱动电机驱动与所述蜗轮啮合的蜗杆。
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